Кабель ПвПу2гж 20 кВ 70 мм²: полный технический анализ
Кабель ПвПу2гж 20 кВ 70 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты. Его применение регламентировано для сетей на номинальное напряжение 20 кВ с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 является ключом к пониманию его конструкции: П – изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из стальных оцинкованных профилированных лент, 2г – водоблокирующие элементы в виде гидрофобного заполнителя в поясной изоляции и под оболочкой, ж – жила из медных проволок (отсутствие «ж» означало бы алюминий).
Конструкция и материалы
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в тяжелых условиях эксплуатации.
Токопроводящая жила
Жила сечением 70 мм² выполняется из медных проволок по классу 2 (многопроволочная) в соответствии с ГОСТ 22483. Медь обеспечивает высокую проводимость, механическую стойкость и надежность контактных соединений. Жила может быть круглой или секторной (сегментной) формы для оптимизации диаметра кабеля.
Экран по жиле
Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен. Его функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
Основная изоляция
Изоляция выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом радиационно-химической или пероксидной вулканизации. Толщина изоляции строго нормирована. Для 20 кВ она составляет не менее 5.5 мм (по ГОСТ 15150). XLPE обладает выдающимися свойствами: высокая рабочая температура (до 90°C в длительном режиме), стойкость к термодеформациям, отличные диэлектрические и механические характеристики.
Экран по изоляции
Состоит из двух элементов. Внутренний слой – полупроводящий, аналогичный экрану по жиле. Поверх него накладывается медный экран в виде оплетки из медных проволок или, реже, в виде продольно наложенной медной ленты. Этот экран служит для замыкания емкостных токов и является элементом системы безопасности при коротких замыканиях.
Поясная изоляция и заполнение
Поверх скрученных изолированных жил накладывается поясная изоляция из специальных материалов (например, ПЭТ-лент). В конструкции ПвПу2гж под поясную изоляцию и в межжильное пространство вводится гидрофобный заполнитель – тиксотропное гелеобразное вещество. При повреждении внешних покровов и попадании влаги это вещество локализует ее распространение вдоль кабеля.
Броня и защитная оболочка
Защитная оболочка из ПВХ-пластиката служит основой для бронирования. Броня типа «Пу» выполняется из двух оцинкованных стальных профилированных (гофрированных) лент, наложенных с перекрытием. Профилирование повышает гибкость и механическую стойкость кабеля по сравнению с плоскими лентами. Поверх брони накладывается наружная оболочка из ПВХ-пластиката для защиты брони от коррозии и механических воздействий.
Основные технические и электрические характеристики
Электрические параметры
| Параметр | Значение / Условие | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ | ГОСТ 15150 |
| Максимальная рабочая температура жилы | 90 °C | ГОСТ 31565-2012 |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 сек) | 250 °C | |
| Температура монтажа (без предварительного подогрева) | Не ниже -15 °C | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x Наружный диаметр кабеля | ТУ 16.К71-335-2004 |
| Сопротивление изоляции при 20 °C | Не менее 1000 МОм·км | ГОСТ 3345 |
| Емкость жилы относительно экрана | Приблизительно 0.3-0.4 мкФ/км | Расчетный параметр |
Токовые нагрузки (примерные, для прокладки в земле)
Фактические значения зависят от условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, глубины залегания, количества рабочих кабелей в траншее. Приведены справочные данные для стандартных условий (глубина 0.7 м, температура грунта +15°С, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт).
| Режим работы | Ток, А (для 1 кабеля в траншее) | Примечание |
|---|---|---|
| Длительно допустимый ток (Iдл) | ~250-280 А | Температура жилы +90°C |
| Допустимый ток при КЗ (Iкз) | ~13 кА (5 сек) | Расчет по формуле с учетом сечения и материала |
Область применения и особенности монтажа
Кабель ПвПу2гж 20 кВ 70 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основная сфера применения – кабельные линии 6-10/20 кВ, отходящие от подстанций к распределительным пунктам и крупным потребителям (промышленные предприятия, микрорайоны).
- Прокладка: Рекомендована прокладка в земле (траншеях) с песчаной подсыпкой и защитой кирпичом или сигнальной лентой. Допускается прокладка в кабельных каналах, туннелях и коллекторах. Броня типа «Пу» обеспечивает защиту от механических повреждений (давление грунта, случайные раскопки), но не от растягивающих усилий.
- Монтажные мероприятия: Обязательна проверка целостности и герметичности оболочки перед прокладкой. При монтаже в условиях низких температур кабель должен быть отогрет. Необходимо строго соблюдать минимальный радиус изгиба. Концевые заделки и соединительные муфты должны быть предназначены specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и соответствовать классу напряжения.
- Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям постоянным напряжением (рекомендуемое значение для 20 кВ – 55-65 кВ в течение 10-15 минут) или переменным напряжением частотой 0.1 Гц.
- От АПвПу (алюминиевая жила): Медная жила кабеля ПвПу2гж имеет меньшее сечение при том же токе нагрузки, большую стойкость к электрокоррозии и надежность контактов, но большую стоимость и вес.
- От ПвБШв (броня из стальных плоских лент): Профилированные ленты («Пу») обеспечивают лучшую гибкость и меньшее сопротивление изгибу. Броня из круглых проволок («К») применяется для условий с растягивающими нагрузками (например, на мостах).
- От кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией (например, СБ): Кабель с XLPE не имеет ограничения по перепаду высот, обладает большей допустимой температурой, требует менее сложного монтажа муфт, не подвержен усушке изоляции.
Сравнение с аналогами и выбор
ПвПу2гж является одним из представителей обширного семейства кабелей с изоляцией из XLPE. Ключевые отличия от других марок:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем обусловлен выбор именно 70 мм² сечения?
Сечение 70 мм² является стандартным для сетей 20 кВ и часто выбирается исходя из требований по токовой нагрузке (250-280 А) и условиям термической стойкости при коротких замыканиях. Оно оптимально для фидеров средней мощности.
Можно ли прокладывать кабель ПвПу2гж в воздухе (по фасадам, эстакадам)?
Да, можно. Однако при открытой прокладке в зонах, доступных для людей, необходимо учитывать наличие металлической брони, которая требует обязательного заземления на обоих концах для безопасности. Также следует обеспечить защиту от прямых солнечных лучей (УФ-излучения), хотя ПВХ-оболочка обычно содержит стабилизаторы.
В чем практическое отличие индексов «2г» и «2гж»?
Индекс «2г» указывает на наличие гидрофобного заполнителя в конструкции кабеля. Индекс «ж» указывает на материал жилы – медь. Таким образом, «2гж» – это кабель с гидрозащитой и медной жилой. Без «ж» жила была бы алюминиевой (АПвПу2г).
Как правильно выбрать муфту для данного кабеля?
Необходимо использовать стопорные и соединительные муфты, предназначенные specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 20 кВ. Конструкция муфты должна быть совместима с броней типа «Пу» и предусматривать герметичный ввод кабеля, заземление брони и экрана. Рекомендуется применять муфты одного производителя с кабелем или системы, рекомендованные кабельным заводом.
Каков срок службы кабеля ПвПу2гж 20 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный в технических условиях и ГОСТ, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс зависит от условий эксплуатации (режимов нагрузки, качества монтажа, коррозионной активности грунта, механических воздействий). Регулярный мониторинг состояния (диагностика частичных разрядов, измерение тангенса дельта) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.
Как осуществляется заземление экрана и брони?
Медный экран и стальная броня подлежат обязательному заземлению на обоих концах линии. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения с экрана) и для протекания токов короткого замыкания. На практике для этого используют специальные заземляющие проводники, подключаемые к контактным лепесткам концевых муфт или соединительных муфт.
Заключение
Кабель ПвПу2гж 20 кВ 70 мм² представляет собой современное, надежное решение для строительства и реконструкции распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, медной токопроводящей жилы, усиленной брони и гидрозащиты, обеспечивает длительную и безотказную работу в наиболее распространенных условиях прокладки – в земле. Правильный выбор, монтаж с соблюдением всех нормативов и последующее обслуживание с применением методов диагностики являются залогом эксплуатационной надежности кабельной линии на протяжении всего ее жизненного цикла.